Cd、低Pb/Cd下冬小麦幼苗根系分泌物酚酸、 糖类及与根际土壤微生物活性的关系

采用土壤盆栽试验法研究了Cd、低于国家“土壤环境质量标准”规定的Ⅱ类土壤环境基准值300 mg/kg干土时的Pb与Cd复合处理对冬小麦幼苗根系分泌物总酚酸和简单糖类及其与根际土壤微生物活性关系的影响特征.结果表明:1)冬小麦幼苗生长3周时,随Cd浓度的升高,根系简单糖类的分泌量表现为降低-增加-降低现象,而酚酸分泌量主要表现为显著(P＜0.05)增加;幼苗生长7周时,简单糖类分泌量极显著(P＜0.01)降低,酚酸分泌量表现为降低-增加-降低现象;幼苗生长12周时,简单糖类分泌量在Cd≤50.00 mg/kg干土时降低,Cd浓度为70.00 mg/kg干土时极显著(P＜0.01)增加,酚酸分泌量在Cd≤20.00mg/kg干土时降低,Cd＞20.00 mg/kg干土时增加.2)低于国家“土壤环境质量标准(GB15618-1995)”规定的Ⅱ类土壤环境基准值(300 mg/kg)时,Pb的存在会对Cd胁迫下冬小麦根系酚酸和简单糖类分泌特征有明显影响,主要表现为可使Cd处理下幼苗根系酚酸分泌量增加,而简单糖类分泌量降低.3)低Pb/Cd处理与Cd处理之间,冬小麦幼苗根系酚酸和简单糖类分泌量与细菌、真菌和放线菌数量、脲酶、转化酶和脱氢酶活性、有机质和全氮含量、微生物量碳等根际土壤微生物生化活性之间的相关性特点明显不同.     

铅镉抗性菌株JB11强化植物对污染土壤中铅镉的吸收

研究了铅、镉抗性菌株(JB11)和生物降解螯合剂乙二胺二琥珀酸(S,S)-EDDS)提高高羊茅和红三叶草吸收土壤中铅、镉的能力。从土壤样品中筛选出1株对Cd、Pb具有较强抗性的菌株JB11,经鉴定为成团泛菌属(Pantoea agglomerans)。JB11对Pb2+、Cd2+、Cr6+、Cu2+、Zn2+、Ni2+等多种重金属和卡那霉素、氨苄青霉素、链霉素、四环素等抗生素具有抗性,在温度15—35℃和pH为5.0—9.0范围内生长良好,最适生长温度为30℃,最适pH值为7.0左右,在低于3%的NaCl浓度下生长良好。盆栽试验研究了菌株JB11、EDDS及1/2EDDS+JB11 3种处理下对生长在Cd 100 mg/kg、Cd 200 mg/kg、Pb 500 mg/kg和Pb 1000mg/kg的土壤中的高羊茅和红三叶生长及从土壤富集Cd、Pb能力的影响。结果表明,外加JB11能使高羊茅和红三叶的干重分别比对照都有增加。除外加JB11后在经Pb 1000 mg/kg处理的土壤中高羊茅地上部的Pb浓度、经Cd 200 mg/kg处理的土壤中红三叶地上部的Cd浓度以及经Cd 100 mg/kg处理的土壤中高羊茅和红三叶根部的Cd浓度以外,外加JB11后对其他重金属处理植物中Pb和Cd的含量都显著增加。外加EDDS后除在经Pb 500 mg/kg的土壤中高羊茅根部的Pb浓度增加差异不显著,对其余重金属处理都可产生显著的影响(P0.05)。1/2EDDS+JB11的复合处理下植物重金属吸收量多数高于JB11和EDDS单独处理,JB11用于植物修复土壤Pb和Cd污染具有很大的潜力。     

小麦幼苗生长及其抗氧化酶活性对模拟酸雨与金属离子复合胁迫的响应

通过水培试验,研究了模拟酸雨(pH 3.5)与Al(3、30 mg/L)、Pb(25、250 mg/L)、Cd(0.11、mg/L)单独或复合胁迫对小麦幼苗生长及抗氧化酶活性的影响。结果表明,模拟酸雨与Al、Pb、Cd单独或复合处理12 d后,小麦幼苗根长降低54.01%~94.81%,苗高降低18.88%~77.95%,单粒萌根数降低21.87%~80.37%,其生长发育受到显著抑制,抑制效应随处理浓度增大和作用时间延长而增强,且复合处理组抑制效应更强;幼苗根部超氧化物歧化酶(SOD)活性在模拟酸雨与单一金属离子处理下显著升高,而在3种金属离子复合处理下显著降低,但酸性条件下无论金属离子单独及复合处理后,过氧化物酶(POD)活性均显著升高,过氧化氢酶(CAT)活性均明显下降。研究发现,酸性条件下3种金属离子对植物细胞均产生氧化胁迫作用,且它们复合胁迫的毒性效应大于其单独胁迫。     

Pb和Cd单一及复合胁迫条件下溪荪(Iris sanguinea)生长及金属离子积累特征分析

采用水培法,对Pb和Cd单一及复合胁迫(500 mg·L-1Pb、25 mg·L-1 Cd、500 mg·L-1pb-25 mg·L-1Cd)条件下溪荪(Iris sanguinea Donn ex Horn.)幼苗不同部分的生长及Pb、Cd、Zn、Cu、K和Na积累状况进行了研究.结果显示:在Pb单一胁迫条件下,溪荪幼苗地下部分干质量较对照降低了18.2％,地上部分干质量和耐性指数均与对照无显著差异;在Cd单一胁迫条件下,地下部分与地上部分的干质量较对照分别降低了16.4％和14.1％,耐性指数降低了7％;在Pb-Cd复合胁迫条件下,溪荪幼苗不同部分的干质量以及耐性指数均与对照无显著差异.在Pb单一及Pb-Cd复合胁迫条件下,幼苗不同部分的Pb含量均明显高于对照,Pb单一胁迫处理组幼苗地上部分和地下部分的Pb含量分别比Pb-Cd复合胁迫处理组高19.8％和16.0％.在Cd单一及Pb-Cd复合胁迫条件下,幼苗不同部分的Cd含量均明显高于对照,Pb-Cd复合胁迫处理组幼苗地上部分和地下部分的Cd含量分别为Cd单一胁迫处理组的2.02和5.74倍.经Pb和Cd单一及复合胁迫后,幼苗不同部分的Zn、Cu和Na含量均明显高于对照,而K含量则低于对照;地上部分的Zn、K和Na含量均高于地下部分,但Cu含量在幼苗不同部分的变化趋势则有所不同.比较结果表明:Pb-Cd复合胁迫对溪荪幼苗的Pb积累有促进作用、对Cd积累有抑制作用,表现出拮抗作用;溪荪对Pb胁迫的耐性相对更强,对Pb和Cd及其他金属元素有一定的积累能力,可用于Pb污染环境尤其是湿地Pb污染环境的修复.     

镉和铅污染对烤烟根区土壤微生物及烟叶品质的影响

通过盆栽试验,研究了Cd和Pb污染对烤烟根区微生物和烟叶品质的影响.结果表明,随着Cd、Pb处理浓度的增加,烤烟根区4种微生物数量均呈减少趋势;低浓度Cd(≤10 mg·kg^-1)和Pb(≤300 mg·kg^-1)下,烤烟根区4种微生物数量降幅最大;烤烟烟叶中品质指标糖/碱比和氮/碱比升高,化学成分组成趋于不协调,不利于烟叶香味的形成.烟叶K含量与Cd和Pb污染浓度呈负相关,与Cd污染下根区钾细菌数量呈显著(或极显著)正相关,与Pb污染根区钾细菌数量相关不显著.     

AMF和植物富集土壤中铅和镉的效应

为了筛选更适合修复土壤重金属污染的丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和寄主植物组合,对二月兰(Orychophragum violaeeus)、龙葵(Solanum nigrum)和麦冬(Ophiopogon japonicus)接种AM真菌摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)和根内球囊霉(Glomus intraradices),通过测定Pb(1 000 mg/kg)和Cd(1.5 mg/kg)污染土壤中上述3种植物生长状况及其对Pb和Cd吸收与富集能力的影响,旨在获得富集重金属能力较强的AM真菌+植物组合。结果表明,施加Cd土壤中二月兰和麦冬的生物量高于对照,施加Pb或Cd处理显著降低龙葵的生长。龙葵对Pb和Cd富集能力最强,麦冬最弱;二月兰对Pb和Cd的转移能力最强。供试植物对Cd的富集能力和转移能力均大于对Pb的富集能力和转移能力。在Pb和Cd的胁迫下,摩西管柄囊霉和根内球囊霉均能促进供试植物的生长发育,并增加植株对Pb和Cd的富集系数,其中,摩西管柄囊霉对龙葵生物量、Pb和Cd富集系数的效应最大。综合考虑植物本身的生物量、对Pb和Cd的耐受力和富集能力,结论认为摩西管柄囊霉+龙葵组合是修复Pb或Cd污染土壤的高效AM真菌+植物组合之一,相关机制有待进一步研究。     

云南个旧锡矿区可培养细菌多样性及其重金属抗性

摘要:【目的】揭示个旧锡矿区尾矿库和矿坑土壤中可培养细菌的多样性;发掘一批锡矿区土壤细菌菌株并对其Pb2+、Cd2+耐受性进行评价。【方法】采用纯培养法和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析对样品中可培养细菌多样性进行研究,平板法评价代表菌株对Pb2+、Cd2+的耐受性。【结果】使用2种培养基从尾矿库和矿坑土壤中分离到214 株细菌,对其中107株代表菌株的16S rRNA基因序列系统发育分析结果显示,菌株分属细菌域的5个门、12个目、25个科、42个属;其中变形菌门(Proteobacteria)是优势类群,占总菌株数的69.2%;假单胞菌属(Pseudomonas)菌株是优势物种,占24.8%;2株菌代表了2个潜在新类群。对105株代表性菌株的重金属耐受性研究表明,耐受浓度1000 mg/LPb2+或Cd2+的菌株分别占73.3%和8.6%,菌株对Pb2+的耐受性明显好于Cd2+;分离自锡尾矿库的菌株耐受不同浓度Pb2 +和Cd2 +菌株比例明显高于矿坑来源的菌株;分离自锡尾矿区的2 株菌(DT47-2A 和DT50-1)对1000 mg/L浓度Pb2+和Cd2+均具耐受性。【结论】个旧锡矿区土壤可培养细菌具有丰富的多样性,而且蕴含着不少潜在新类群;该环境中含有大量Pb2+、Cd2+耐受菌株,并对Pb2+、Cd2+具有较强的抗性或适应性。     

Cd胁迫下枯草芽孢杆菌B12产表面活性素及其对生物被膜形成和Cd去除的影响

【背景】枯草芽孢杆菌可通过群集的方式形成生物被膜,而生物被膜在去除重金属方面发挥着重要作用。【目的】探究枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) B12缓解Cd (CdSO4)胁迫的机制。【方法】考察Cd胁迫对B12生物被膜形成的影响,用酸沉淀法、反相高效液相色谱和液质联用分析(LC-MS)对有无Cd胁迫条件下菌株B12分泌的脂肽化合物进行提取、纯化和主要成分鉴定,并探究该主要成分对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) B12、苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti) Mr40、解淀粉芽孢杆菌(B. amyloliquefaciens) P29生物被膜形成和吸附Cd的影响。【结果】在含Cd浓度为0-1.0 mg/L的Msgg培养基中,B. subtilis B12生物被膜干重显著增加。Cd胁迫促进菌株B12分泌脂肽化合物,其中表面活性素(Surfactin)含量增加。在含Cd浓度为0.5mg/L的Msgg培养基中添加Surfactin后,菌株B12、Mr40、P29生物被膜干重比未添加时显著增加84.1%-126.9%,浮游细胞数量显著下降46.9%-55.3%,3株菌株对Cd去除率显著增加23.0%-36.1%,浮游细胞吸附Cd比例显著下降,生物被膜吸附Cd比例显著增加了46.8%-68.1%。【结论】Cd胁迫下菌株B12通过分泌更多的Surfactin来调控自身以及其他菌株生物被膜的形成来吸附更多的Cd,从而缓解Cd胁迫。     

有机酸对Pb、Cd的土壤化学行为和植株效应的影响

有机酸对Pb、Cd的络合作用将其对土壤吸附Pb、Cd的影响和植株效应差异的研究表明,柠檬酸、草酸与Pb、Cd络合能力的大小与重金属本身的性质有关,络合作用影响土壤对Pb、Cd的吸附量,柠檬酸降低土壤对Pb、Cd的吸附,草酸则增加土壤对Pb、Cd的吸附.水培试验表明,柠檬酸可减轻Pb对小麦、水稻幼苗的毒害.柠檬酸对Cd的植株外观毒性效应影响不显著,但能促使植株茎叶、根中Cd含量下降.Pb和Cd复合处理条件下,Cd存在促使水稻植株对Pb吸收量增加,Pb存在抑制水稻植株对Cd的吸收.     

硅素对水稻幼苗镉积累及抗胁迫应答的调节效应

施硅(Si)可以显著缓解镉(Cd)胁迫对水稻生长发育的毒害效应。本研究通过水培分根试验,研究了Si对水稻幼苗Cd积累及胁迫应答的调节效应。结果表明: Cd胁迫下水稻幼苗的生物量显著降低,加Si可以显著缓解Cd对水稻幼苗生长的抑制效应。水稻幼苗对Cd的吸收、转运和积累明显受到Si的影响,单侧根系Cd胁迫下加Si(Si-Cd+Si,Si-Cd)使根系对Cd的滞留系数达83.3%～83.6%,限制了Cd从根向地上部转移。单侧根系Cd胁迫下非胁迫侧加Si(Si-Cd)处理的植株对Cd的吸收和累积明显增加,尤其是根中Cd的积累量较单侧根系Cd胁迫下无Si(CK-Cd)处理增加了48.2%;而单侧根系Cd胁迫下双侧加Si(Si-Cd+Si)处理则显著降低了根和地上部对Cd的吸收,较CK-Cd处理分别降低了36.7%和54.9%。双侧Cd胁迫下单侧加Si(Cd-Cd+Si)则使根和地上部对Cd的吸收量显著减少,较双侧根Cd胁迫(Cd-Cd)处理分别降低了57.8%和46.5%。Cd胁迫下水稻幼苗根中含较高浓度的Si,加Si则使Cd胁迫下根和地上部积累更多的Si。加Si也影响了水稻幼苗对其他金属元素如钙(Ca)、镁(Mg)、锰(Mn)的吸收,Cd-Cd+Si处理显著增加了根系和地上部的Ca、Mg浓度,但Mn浓度的变化则因Cd胁迫程度而表现不同。加Si对Cd胁迫下根系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性有一定的影响,尤其是Si-Cd处理的胁迫侧POD和非胁迫侧SOD活性显著上升,有利于清除Cd胁迫产生的氧自由基。总之,Si对Cd胁迫下水稻幼苗生长、Cd和Si等的吸收及根系的抗氧化反应有一定的调节效应,植株体内较高的Si浓度有利于增强植株对Cd的耐受性。     

干旱胁迫下镉处理对互叶醉鱼草幼苗生长、镉积累及光合生理的影响

为探究干旱条件下,互叶醉鱼草(Buddleja alternifolia Maxim.)幼苗对重金属镉胁迫的生长及光合生理响应机制,以两年生互叶醉鱼草幼苗为试验材料,设置对照与干旱两个水分处理组(土壤相对含水率分别为:65%—60%,35%—30%),每个水分处理条件下再分别设置3个镉处理浓度(0.28、(0.6+0.28)、(1.2+0.28)mg/kg),共6个处理。测定不同水分及镉处理对互叶醉鱼草生长、生物量、光合参数及体内重金属含量的影响。结果表明:干旱与镉复合胁迫下植物的存活率为100%。镉胁迫、干旱与镉复合胁迫均不同程度抑制了互叶醉鱼草幼苗生长、生物量积累、植株的光合作用及叶绿素含量,且其光合和叶绿素含量的降幅明显大于单一镉胁迫。镉胁迫下,互叶醉鱼草幼苗单株最高镉富集量为69.33 mg/kg,而复合胁迫下单株最高镉富集量为50.68 mg/kg。以上结果表明:干旱胁迫能够加重镉胁迫对植物的影响,使复合胁迫下互叶醉鱼草生长、光合生理及镉富集能力下降。但单一镉胁迫下,互叶醉鱼草对镉具有更强的耐受性,并有较高的生物富集能力,且干旱与Cd复合胁迫下互叶醉鱼草幼苗仍有一定的镉积累量。因此在干旱半干旱区园林绿化以及Cd污染地区的生态建设中,互叶醉鱼草是一种具有巨大应用潜力和前景的灌木树种。     

环链虫草Cordyceps cateniannulata对番茄生长和抗氧化酶活性的影响

【目的】评估环链虫草Cordyceps cateniannulata对植物促生和植物抗氧化酶活性的影响。【方法】本研究利用浸种法将环链虫草接种于番茄植物体,在接种后的第30天和60天,通过番茄株高、根长、地上和地下部分的干鲜重指标评价其对番茄生长的影响;在接种后第10、20、30、60和90天,通过选择性培养基分析其在番茄不同组织中的生存情况,使用形态学及DNA序列比对的方法检验所分离菌株与原有菌株的一致性。在处理后的第30天,检测番茄叶片中的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及丙二醛(MDA)含量,观察环链虫草对番茄的抗氧化酶活性影响。【结果】环链虫草可定殖于番茄幼苗且对番茄生长有显著促进作用,菌株对植株的定殖偏好性分别为根部>茎部>叶部。酶活检测结果表明,处理组番茄叶片防御酶活性均呈显著升高的趋势,其中POD、CAT、SOD活性分别比对照增加了52.21%、75.31%和158.59%,MDA含量下降了35.15%。【结论】环链虫草可以通过浸种的方法感染并定殖番茄幼苗的根、茎、叶,促进番茄幼苗的生长并提高番茄抗氧化酶活性,具有较好的田间...     

过表达乙酰辅酶A乙酰基转移酶2基因(RKAcat2)对红冬孢酵母产类胡萝卜素的影响

[背景] 乙酰辅酶A乙酰基转移酶（Acetyl Coenzyme A Acyltransferase,Acat）是硫解酶家族的一员,分为I型和II型,而II型作为甲羟戊酸（Mevalonate,MVA）途径的第一个限速酶,其表达水平和催化活性会影响萜类及其衍生物的合成量。[目的] 分析Acat II型基因的过表达对红冬孢酵母产类胡萝卜素的影响。[方法] 从红冬孢酵母YM25235菌株中克隆编码Acat II型的基因RKAcat2,将其回转到红冬孢酵母YM25235菌株中,构建一株RKAcat2基因过表达菌株进行分析。[结果] 与对照菌株相比,RKAcat2基因过表达使YM25235菌株中类胡萝卜素含量提高了50.53%,而菌株中油脂含量降低了22.80%,脂肪酸组成中油酸含量显著下降了17.78%,而且菌株中乙酰辅酶A （Coenzyme A,CoA）的含量也下降了13.64%。[结论] 过表达RKAcat2基因促进更多乙酰CoA进入MVA途径中,从而提高了类胡萝卜素的合成水平,这与部分MVA途径和类胡萝卜素合成途径中基因的转录分析结果一致。研究结果可为进一步通过代谢工程手段提高产油红酵母中类胡萝卜素及其特定组分含量的研究提供参考。     

北桑寄生产黄酮内生菌的分离鉴定及其抗氧化和抑菌活性评价

【背景】北桑寄生(Loranthus tanakae)植物中黄酮类化合物成分含量较高,生物活性较好。由于植物资源短缺,导致其生物活性成分的研究受限。【目的】从北桑寄生中分离、筛选和鉴定产黄酮类化合物的内生菌,并评估其体外抗氧化和抑菌活性。【方法】以北桑寄生枝条为研究对象分离内生菌,通过显色反应和薄层色谱法(thin-layer chromatography,TLC)筛选产黄酮类化合物的内生菌,并采用NaNO₂-Al (NO₃)₃比色法测定其总黄酮含量。利用清除自由基和抑菌的体外实验来初步评估产黄酮内生菌的生物活性。【结果】共筛选出4株产黄酮内生菌,其中3株为内生真菌,1株为内生细菌,通过形态学和分子生物学方法将其分别鉴定为Botryosphaeria sp.(ZC020)、Phoma sp.(ZZ105)、Nemania sp.(ZS042)和Pseudomonas sp.(ZC026)。4株菌中ZC020和ZS042的总黄酮含量较高,分别为(44.58±0.72) mg/L和(31.98±0.18) mg/L (P<0.05,n=3),并且ZS042可产生与北桑寄生植物相同类型的黄酮类化合物。ZC026和ZS042表现出优异的抗氧化活性,其1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)和2,2''-联氮-二(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐[2,2''-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt,ABTS]自由基清除率分别为72.85%±0.66%(ZC026)、57.01%±0.89%(ZS042)和85.36%±0.75%(ZC026)、88.17%±0.15%(ZS042)(P<0.05,n=3)。ZZ105对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有抑制作用。【结论】从北桑寄生枝条中分离出4株产黄酮类化合物的内生菌,其中有一株为内生细菌。这项工作为北桑寄生黄酮类化合物的生产提供了新的资源,也为其他珍稀药用植物和材料的开发和保护提供了参考。     

Cr3+和Cd2+对普通小球藻生长及抗氧化酶活性的影响

[目的] 为探究重金属对淡水绿藻生长的影响。[方法] 选取对水质检测具有明显指示作用的普通小球藻（Chlorella vulgaris）为实验材料,CdCl₂·2H₂O和CrCl₃·7H₂O提供重金属离子,探究不同浓度Cr³⁺和Cd²⁺在单一和复合胁迫下对藻细胞浓度、叶绿素a及相关抗氧化酶活性的影响。[结果] 随着Cr³⁺和Cd²⁺浓度不断增加,藻细胞浓度呈先增长后下降趋势;叶绿素a含量呈现先下降后升高再下降的现象,浓度为1 mg/L的单一和复合胁迫下有最大值,且毒性作用表现为Cr³⁺ < Cd²⁺ < Cr³⁺+Cd²⁺;与藻细胞膜相关的丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）含量随着重金属离子浓度的增大而增长;重金属离子浓度低于10 mg/L时对藻细胞内抗氧化酶系统中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）表现为促进作用,而大于10 mg/L时具有抑制作用。[结论] 结果表明在单一或复合重金属胁迫下,普通小球藻会充分调动与抗逆性相关的酶来维持自身的正常生长。     

乌鲁木齐市道路林带土壤抗重金属细菌的筛选及重金属去除能力

【背景】道路重金属污染问题日益严峻,寻找高效的微生物资源用于环境修复已迫在眉睫。【目的】从乌鲁木齐市道路林带土壤中筛选抗重金属菌株,并对其重金属去除能力进行探究。【方法】使用含5种重金属离子(铅、镉、锌、铜、镍)的4种培养基进行抗性菌株筛选,通过形态学特征和16S rRNA基因序列进行鉴定,采用电感耦合等离子体发射光谱仪(inductively coupled plasma optical emission spectrometer,ICP-OES)检测分离株对重金属离子的去除情况。【结果】4种分离培养基中,TSA是抗重金属菌株筛选的最适培养基,共筛选出16株抗重金属菌,其中4株抗Pb菌、4株抗Cd菌、4株抗Zn菌、3株抗Cu菌和1株抗Ni菌,其抗性分别高达3 000、800、600、300和400mg/L,16株菌中以芽孢杆菌属(Bacillus)数量最多。在初始浓度为700mg/L Pb²⁺下,菌株Pb6的去除率高达92.48%,菌株Pb11、Pb3和Pb9的去除率分别为27.70%、40.37%和58.88%;在200mg/L Cd²⁺...     

马利亚霉菌(Mariannaeasp.) HJ合成金属硒化物及机理研究

[背景] 金属硒化物因其优异的光电和催化特性,近年来在半导体、电化学及抗癌等领域成为了研究热点。相较于传统的化学还原法,生物合成金属硒化物具有环境友好、耗能较低等优势。然而,目前有关生物合成金属硒化合物的微生物资源较少且相关合成机理尚不明晰。[目的] 利用马利亚霉菌（Mariannaea sp.） HJ合成了3种金属硒化物并对其合成机理进行了初步探索。[方法] 利用X射线衍射（X-Ray Diffraction,XRD）和傅里叶转换红外线光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR）对菌株HJ合成的金属硒化物进行了初步的表征,考察了纳米材料合成过程中总巯基含量、总抗氧化性能及自由基含量变化,并且验证了转运蛋白DMT1在金属硒化物合成中所起的关键性作用。[结果] XRD结果表明菌株HJ能够在Bi³⁺、Pb²⁺、Co²⁺与SeO₃^2-作用下分别合成Bi₄Se₃、PbSe和CoSe₂纳米颗粒,其合成的最优pH条件分别为6.0、7.0、8.0。FTIR结果表明,合成的金属硒化物表面含有氨基、羧基、羟基等官能团。3种金属硒化物的合成反应体系与空白对照组相比,总巯基含量明显下降,而总抗氧化性能却有所提高,这表明巯基等酶促体系或氨基酸金属蛋白类的非酶促体系可能参与了SeO₃^2-的还原过程。苄基异硫脲盐酸盐屏蔽实验表明,转运蛋白DMT1在SeO₃^2-转运和金属硒化物分泌过程中起到关键作用。此外,Bi³⁺、Pb²⁺和Co²⁺的加入使得菌株HJ产生氧化应激反应,在胞外分泌了大量的过氧化氢、羟基自由基和超氧自由基,而上述自由基可通过诱导热激效应的方式增强金属离子或纳米颗粒的转运过程。[结论] 利用马利亚霉菌（Mariannaeasp.） HJ合成了Bi₄Se₃、PbSe和CoSe₂纳米颗粒,为研究金属硒化物的生物合成及机理提供了一定的理论参考。     

枯草芽孢杆菌L-脯氨酸合成途径中glnA、proB、proA基因功能探究

【目的】从基因水平探究枯草芽孢杆菌渗透压调节因子L-脯氨酸合成途径中glnA、proB、proA基因的功能,通过分子改造实现对代谢途径的人工扰动。【方法】从枯草芽孢杆菌WB600出发,通过向胞内引入一系列基因敲除或过表达,分别构建了proB和proA基因过表达的重组菌WB601和WB602、glnA基因缺失的重组菌WB603以及在此基础之上过表达proB基因的重组菌WB604。借助菌株胞外和胞内游离脯氨酸积累的表型分析影响途径的关键节点。【结果】在非胁迫条件下,重组菌WB601和WB602胞外脯氨酸含量分别是原始菌的2.21倍和2.82倍,单位细胞胞外脯氨酸得率分别是原始菌的4.09倍和9.80倍,胞内游离脯氨酸含量分别是原始菌的1.91倍和3.34倍;重组菌WB603胞外脯氨酸含量上升至1221.43 mg/L,是原始菌的6.28倍,单位细胞胞外和胞内游离脯氨酸得率分别为原始菌的9.13倍和3.66倍;而重组菌WB604胞外脯氨酸含量最高达1391.65 mg/L,相比菌株WB603,其胞外脯氨酸含量及单位细胞得率分别提高了13.94%和14.10%,且胞内游离脯氨酸含量提高了32.60%。在5%Na Cl胁迫条件下,重组菌WB601和WB602的胞外脯氨酸含量分别是原始菌的1.94倍和1.54倍,单位细胞胞外脯氨酸得率分别是原始菌的2.15倍和2.19倍;重组菌WB603胞外脯氨酸含量及其单位细胞得率分别是原始菌的4.16倍和7.29倍;相同条件下,相比于重组菌WB603,重组菌WB604的胞外脯氨酸含量及其单位细胞得率分别提高了32.61%和5.54%。此外,实验组菌株的胞内游离脯氨酸含量均高于非胁迫时,并达到相对平衡状态。【结论】proB和proA基因的过表达均能显著提升细胞合成脯氨酸的能力,并且能增强细胞的耐盐性;glnA基因的缺失能增强脯氨酸合成途径,提高脯氨酸的积累;两种效应的正向叠加可进一步提升细胞脯氨酸合成能力。     

小麦赤霉病拮抗菌JB7的拮抗活性及鉴定

由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum, Fg)引起的赤霉病是限制小麦生产的主要病害之一。生物防治是一种高效且可持续的防治方法。【目的】从小麦种子内筛选具有抑制禾谷镰刀菌的菌株并对其生防潜力进行评估,为小麦赤霉病生防制剂的开发与利用提供菌种资源及理论支撑。【方法】采用平板对峙、孢子萌发法和无菌上清液抑菌试验筛选小麦种子内对禾谷镰刀菌具有拮抗活性的内生菌株;利用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)和共聚焦扫描电镜(confocal laser scanning microscope, CLSM)观察并分析无菌上清液对Fg的分生孢子形态、膜完整性以及胞内活性氧的影响;通过盆栽试验验证内生菌对小麦赤霉病的生防效果;应用二代Illumina HiSeq测序平台进行全基因组测序。【结果】从小麦种子中分离出一株高效抑制Fg生长的内生菌株JB7,其衰亡期无菌上清液对Fg孢子萌发抑制率高达85.23%。菌株JB7的无菌上清液使Fg孢子表面凹陷,破坏其细胞膜,造成核酸和蛋白质的渗漏,诱导Fg菌丝活性氧的累积,引起Fg菌丝可溶性蛋白和丙二醛含量的显著升高。该菌株具有分泌蛋白酶、纤维素酶、葡聚糖酶和产铁载体的能力。盆栽试验表明菌株JB7能显著降低小麦赤霉病的病情指数(P<0.05)。经全基因组学鉴定为甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus) JB7,该菌株基因组中含有12个抑菌功能的次级代谢产物合成基因簇。【结论】菌株JB7能抑制禾谷镰刀菌的生长,对小麦赤霉病有较强的防效,可作为生物防治小麦赤霉病的候选菌株。     

甘肃马先蒿不同寄生密度对紫花针茅内生真菌共生体生理特性的影响

【目的】根寄生植物持续掠夺禾草体内营养物质成为禾草生长过程中的生物逆境,禾草内生真菌提高冷季型禾草对生物和非生物逆境耐受能力。然而,有关禾草内生真菌对根寄生逆境下禾草生理过程调控作用的研究鲜有报道。【方法】开展温室盆栽试验,以带菌(E+)和不带菌(E-)紫花针茅为研究对象,研究甘肃马先蒿不同寄生密度对紫花针茅抗氧化酶活性、渗透调节物质和根系活力影响的动态变化规律。【结果】甘肃马先蒿寄生显著增加紫花针茅抗氧化酶活性、丙二醛和脯氨酸含量,而根系活力却快速降低;高密度寄生紫花针茅植株生理特性指标显著高于低密度寄生或自然生长植株;同时,E+紫花针茅抗氧化酶活性、脯氨酸含量和根系活力显著高于E-植株,而E-植株丙二醛含量显著高于E+植株。【结论】禾草内生真菌通过增强抗氧化酶活性、调节细胞膜透性和增强根系生长能力的途径提高紫花针茅对根寄生逆境的耐受能力,利用植物替代方法带菌紫花针茅可以作为一种生物防治手段用于防控根寄生杂草。